JP2010200561A

JP2010200561A - 充電装置

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Publication number: JP2010200561A
Application number: JP2009045079A
Authority: JP
Inventors: Toshio Mizoguchi; 利夫溝口; Shinji Watabe; 伸二渡部
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2010-09-09

Abstract

【課題】２種類以上の電源のいずれとも共用のコードを用いて接続し、給電を受けて電池パックを充電することが可能な充電装置を提供する。
【解決手段】本体２００に着脱可能な電源コード１００は、交流電源コード１００とそれに着脱可能な直流電源プラグ１２０とで構成する。電源が電源コード１００を介して充電装置１に接続されると、電圧判別回路２１が入力電圧を判別し、切替回路２３が第１のスイッチング制御回路２４または第２のスイッチング制御回路２５のいずれかに電源供給経路を切り替える。マイコン３５は、第１のスイッチング制御回路２４にはＦＥＴ３２を、第２のスイッチング制御回路２５にはＦＥＴ３３を所定のタイミングでスイッチングさせることにより巻線３１７の出力電圧を調整し、電池パック２を充電する。電源コード１００は、収納部２００に収納可能であり、転倒事故や紛失などを防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、コードレス電動工具等の携帯用機器の電源として用いられているニッケルカドミウム電池やリチウムイオン電池等を充電する充電装置に関する。

従来、ニッケルカドミウム電池（以下、ニカド電池という）やリチウムイオン電池を充電する充電装置は、商用電源からの給電によって充電を行っている。しかしながら、コードレス電動工具等を商用電源が供給されていない所で使用する場合や、使用者が多くの作業を行う場合には、予備の電池を何本も準備しておかなくてはならない。そのような問題を解決するために、商用電源以外の別の電源からも充電可能な充電装置、すなわち、電池パックを充電する際少なくとも２種類以上の電源を利用することが可能な充電装置が提案されている。

一例としては、使用する電源の種類に応じて電圧変換装置を複数設け、電源の種類に対応した接続部に電源を接続し、電源の種類に対応する電圧変換装置で電圧変換を行うことによって電池パックを充電するように構成した充電装置が記載されている（例えば、特許文献１参照）。

また、従来の充電装置の中には、直流電源コードを接続コネクタ等で充電装置に着脱できるものもある。このような充電装置の一例を、図９〜図１１を用いて説明する。図９〜図１１に示すように、従来の充電装置５７０は、ニカド電池やリチウムイオン電池などの電池パック５０２を充電する充電装置である。充電装置５７０は、図１１の基板５０３上に備えられた充電回路を備え、電池パック５０２を搭載する本体５５０と、本体５５０に接続された交流電源コード５２０と、本体５５０に着脱可能な直流電源コード５１０とを有している。

交流電源コード５２０は、接続部５５３によって本体５５０に接続され、コード５０８と交流電源プラグ５０６とを介して商用電源に接続するためのコードである。また、本体５５０の矢視Ｃ部分には、図１０に示すように、本体５５０の外枠をなす下ケース５０５の上ケース５０４との境界近傍に雌コネクタ５０９が設けられ、直流電源コード５１０が着脱可能に接続される。直流電源コード５１０は、雄コネクタ５１５、コード５１８、接続端子５１２、５１４を備えた直流電源プラグ５１３を備え、接続端子５１２、５１４により電気的に直流電源に接続するためのコードである。直流電源コード５１０は、雄コネクタ５１５を雌コネクタ５０９に差し込むことによって本体５５０と着脱可能に接続されるとともに、直流電源プラグ５１３を直流電源の接続部に接続することによって直流電源と接続される。

このように構成された充電装置５７０は、利用できる電源の種類に応じて個別の交流電源コード５２０または直流電源コード５１０を用いて電源と本体５５０とを接続することによって給電を受け、ターミナルホルダ５９１に接続された電池パック５０２を充電する。

特開２００８−３０６９２５号公報（３−６頁、第１図）

しかしながら、上記のような従来の充電装置は、少なくとも２種類以上の電源に対してそれぞれ別の電源コード、例えば商用電源用の交流電源コードと自動車等の直流電源用の直流電源コードの２本を設けている。このように電源コードを複数設けていると、持ち運びに邪魔である。

また、交流専用の電源コード以外に直流専用の電源コードを接続コネクタ等で充電装置に着脱できる充電装置の例では、直流電源を使わない時は直流電源コードを外しているため、紛失や置忘れをしやすいという問題がある。

そこで本発明は、２種類以上の電源に対してそれぞれ電源コードを設けるために起こる煩雑さや、電源コードに絡んで転倒・怪我が起こる危険をなくすこと、また、充電装置から外した電源コードの紛失や置忘れを防止することの可能な充電装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、交流電源および直流電源のいずれとも電気的及び構造的に接続可能な交流直流共用の接続手段と、接続手段を介して電力を入力されることにより電池パックを充電する充電回路と、を備え、充電回路は、接続手段を介して交流電源および直流電源のいずれかから入力される入力電圧を判別する入力電圧判別回路と、入力電圧を入力されることによって電池パックを充電するための充電電力を生成する充電電力生成回路と、入力電圧判別回路で判別した入力電圧に応じて、電池パックを充電するための所望の充電電力を生成させるように充電電力生成回路を制御する、少なくとも２つの充電電力制御回路と、入力電圧判別回路で判別した入力電圧に応じて、少なくとも２つの充電電力制御回路のうちの１つを動作させるように切り替える切替回路と、を有することを特徴とする充電装置である。

このような構成によれば、交流電源および直流電源のいずれとも接続手段によって接続される。また、交流電源、直流電源のいずれが入力されても電池パックに応じた充電電力が生成される。

請求項２に記載の発明は、交流電源および直流電源のいずれかと電気的及び構造的に接続可能な第１の接続手段と、第１の接続手段に着脱可能に接続され、第１の接続手段が直接接続不可能な交流電源および直流電源のいずれかに接続可能にする第２の接続手段と、により構成される交流直流共用の接続手段と、第１の接続手段、または第１の接続手段及び第２の接続手段を介して電力を供給されることにより、電池パックに応じた所望の充電電力を生成し、電池パックを充電する充電回路と、を有することを特徴とする充電装置である。

このような構成によれば、第１の接続手段または、第１の接続手段及び第２の接続手段を用いることにより、交流電源および直流電源のいずれからでも給電を受けて充電が行われる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、充電回路は、第１の接続手段、または第１の接続手段及び第２の接続手段を介して交流電源および直流電源のいずれかから入力される入力電圧を判別する入力電圧判別回路と、入力電圧を入力されることによって電池パックを充電するための充電電力を生成する充電電力生成回路と、入力電圧判別回路で判別した入力電圧に応じて、電池パックを充電するための所望の充電電力を生成するように充電電力生成回路を制御する、少なくとも２つの充電電力制御回路と、入力電圧判別回路で判別した入力電圧に応じて、少なくとも２つの充電電力制御回路のうちの１つを動作させるように切り替える切替回路と、を有することを特徴としている。

このような構成によれば、交流電源、直流電源のいずれが入力されても電池パックに応じた充電電力が生成される。

請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の発明において、第１の接続手段は、第１の端子および第２の端子を介して交流電源と接続可能であり、第２の接続手段は、第１の端子に接続される第３の端子と、第２の端子と接続される第４の端子を介して第１の接続手段に着脱可能に接続されているとともに、直流電源と接続可能であり、第１の接続手段及び第２の接続手段には、第１の端子と第４の端子とが接続され、かつ、第２の端子と第３の端子とが接続されるのを防止するための誤接続防止手段が設けられていることを特徴としている。

このような構成によれば、第１の接続手段と第２の接続手段とは常に正しい極性の状態で接続される。

請求項５に記載の発明は、請求項１、請求項３または請求項４のいずれか一項に記載の発明において、切替回路は、リレーコイルを備えたリレースイッチであり、入力電圧判別回路は、リレーコイルに直列に接続された定電圧ダイオードを有し、切替回路は、入力電圧の所定電圧値に対する大小に応じて充電電力制御回路のうちの１つを動作させるように切り替えることを特徴としている。

このような構成によれば、定電圧ダイオードに印加される電圧が動作電圧を超えると、リレースイッチが切り替わり、動作する充電電力制御回路が選択されるため、入力電圧に拘わらず電池パックに応じた充電電力が生成される。

請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発明において、接続手段は電気的及び構造的に充電回路から着脱可能であることを特徴としている。

このような構成によれば、接続手段は必要に応じて着脱される。

請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の発明において、充電装置は、充電装置の外形を形成する外枠を有し、外枠の一部に接続手段もしくは第２の接続手段を収納する収納部を有することを特徴としている。

このような構成によれば、接続手段もしくは第２の接続手段は、不要な際に収納部に収納される。

請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の発明において、収納部を開閉可能に覆うカバーをさらに有することを特徴としている。

このような構成によれば、収納部に接続手段または第２の接続手段が収納された際には、カバーによって覆われることになる。

請求項１の構成によると、充電装置は、交流電源および直流電源のどちらとでも、１種類の接続手段を用いて接続可能である。また、交流電源と接続されているか直流電源と接続されているかは、入力電圧判別回路により自動的に判別することが可能である。入力電圧判別回路が判別した結果に基づき、動作させる充電電力制御回路を切り替えることによって、交流電源および直流電源のいずれを用いても電池パックに適した充電電力での充電が可能になる。

請求項２の構成によると、第１の接続手段に第２の接続手段を着脱することによって、交流直流共用の接続手段とすることができ、交流電源および直流電源のいずれを用いても１種類の接続手段によって電池パックを充電することができる。

請求項３の構成によると、請求項２による効果に加え、交流電源と接続されているか直流電源と接続されているかを、入力電圧判別回路により自動的に判別することが可能である。入力電圧判別回路が判別した結果に基づき、動作させる充電電力制御回路を切り替えることによって、交流電源および直流電源のいずれを用いても電池パックに適した充電電力での充電が可能になる。

請求項４の構成によると、請求項２または請求項３による効果に加え、交流電源用の第１の接続手段に直流電源用の第２の接続手段を接続する際に、極性を逆に接続することを防止できる。

請求項５の構成によると、請求項１、請求項３または請求項４のいずれかによる効果に加え、電源からの入力電圧が定電圧ダイオードの動作電圧を超えた場合にリレーコイルに電圧が印加され、その結果リレースイッチが切り替わるので、交流電源または直流電源のそれぞれに応じた充電電力制御回路を動作させるようにすることが可能になる。

請求項６の構成によると、請求項１から請求項５のいずれかによる効果に加え、接続手段が取り付けられたまま保管する場合に比べて保管時の充電装置の大きさを小型化することが可能になる。また、収納時や搬送時に接続手段と充電回路との接続部分に力が加わって故障するといった不具合を防止することができる。さらに、作業者が接続手段に絡まって転倒や怪我をするなどといった危険も防止できる。

請求項７の構成によると、請求項１から請求項６のいずれかの効果に加え、接続手段または第２の接続手段を収納部に収納した状態で保管、搬送などができる。これによって、保管に要する場所がさらに縮小可能であると共に、搬送時の接続部の故障もさらに確実に防止することが可能である。また、取り外した接続手段の紛失や置忘れを防止することもできる。

請求項８の構成によると、請求項７の効果に加え、収納された接続部を衝撃やほこりなどから保護することが可能である。

以上のように、本発明によれば、２種類以上の電源に対してそれぞれ電源コードを設けるために起こる煩雑さや、電源コードに絡んで転倒・怪我が起こる危険をなくすことができるとともに、充電装置から外した電源コードの紛失や置忘れなどを防止することが可能になる。

本発明の第１の実施の形態による充電装置を示す外観図。第１の実施の形態による充電装置の電源コード用コネクタを示す図。第１の実施の形態による充電装置の直流電源プラグの着脱部分を示す断面図。第１の実施の形態による充電装置を示す断面図。第１の実施の形態による充電装置を示す回路ブロック図。第１の実施の形態による充電装置の電圧判別回路の動作波形。本発明の第２の実施の形態による充電装置を示す外観図。第２の実施の形態による充電装置を示す断面図。従来の充電装置の一例を示す外観図。従来の充電装置の接続コード用コネクタの一例を示す図。従来の充電装置の一例を示す断面図。

本発明の第１の実施の形態による充電装置について、図１〜図６を参照しながら説明する。図１〜図４に示すように、充電装置１は、電池パック２を着脱可能に搭載する本体２００と、本体２００に着脱可能に接続され、電源と接続して給電を受けるための電源コード１００とで構成されている。

本体２００は、電池パック２を充電するための充電回路を搭載した回路基板３を収納する、上ケース４と下ケース５とからなる外枠を有している。上ケース４には、電池パック２を電気的に接続するためのターミナルアダプタ９１と、構造的に着脱可能に取り付けるためのガイドレール１６と、電源コード１００を収納するための収納部１７が設けられている。収納部１７には、カバー１８が開閉可能に取り付けられている。下ケース５には、回路基板３が設けられている。図２に示すように、上ケース４と下ケース５との合わせ部の矢視Ａ部分には、回路基板３に電気的に接続されるとともに電源コード１００を接続するための雌形コネクタ９が狭持固定されている。電池パック２は、矢印７１の方向にガイドレール１６上を滑らせることによって着脱可能となっている。

電源コード１００は、交流電源に接続可能な交流電源コード１１０と、交流電源コード１１０の先端部に着脱可能に接続される直流電源に接続可能な直流電源プラグ１２０とで構成されている。交流電源コード１１０は、交流電源プラグ６、雄形コネクタ７およびコード８を備えている。電源プラグ６は、交流電源プラグ刃１０及び交流電源プラグ刃８０を備えており、図示しない商用電源用コンセントに交流電源プラグ刃１０及び交流電源プラグ刃８０を差し込むことにより、商用電源に電気的及び構造的に着脱可能に接続される。雄形コネクタ７は、本体２００の雌形コネクタ９に電気的及び構造的に着脱可能に接続される。コード８は、雄形コネクタ７と交流電源プラグ６とを構造的及び電気的に接続している。電源コード１００の未使用時に収納部１７に収納する際には、コード８を結束部材３８で束ねるようにしてもよい。

直流電源プラグ１２０は、把持コネクタ１１及び把持コネクタ８１と、それらにそれぞれ接続された直流電源端子１２および直流電源端子８２を備え、先端部１３を図示しない直流電源の接続端子と接続することによって直流電源端子１２、８２によって直流電源と電気的に接続されるアダプタである。また、直流電源プラグ１２０は、把持コネクタ１１が交流電源プラグ刃１０を把持し、把持コネクタ８１が交流電源プラグ刃１０を把持することによって交流電源コード１１０と構造的及び電気的に着脱可能に接続される。さらに、図１のＢ−Ｂ線における断面図である図３に示すように、交流電源プラグ６には凸部１４が設けられているとともに、直流電源プラグ１２０内部の交流電源プラグ６の差し込み部８５には凹部１５が設けられており、互いに係合するように構成されることにより直流電源が充電装置１に逆極性に接続できないようになっている。

図５は、第１の実施の形態による充電装置１の回路ブロック図である。図５に示すように、充電装置１は、商用電源などの交流電源１９および自動車などの直流電源２０と電源コード１００を介して接続されて給電されることにより、電池パック２を充電する装置である。

充電装置１は、電源コード１００、１次側整流平滑回路６０、切替回路２３、電圧判別回路２１、第１スイッチング制御回路２４、第２スイッチング制御回路２５、高周波トランス３１、平滑回路２９、切替回路５０、電池電圧検出回路３６、充電電流検出回路４４、電池温度検出回路３８、識別抵抗検出回路３７、電池電圧設定回路４５、定電流・定電圧制御回路４３、マイコン３５を備えている。

１次側整流平滑回路６０は、全波整流回路６２と平滑コンデンサ６１とで構成され、入力された交流を整流および平滑して出力する。切替回路２３は、リレーコイル２６とスイッチ２６１とで構成されるリレースイッチであり、リレーコイル２６に電圧が印加されていない状態ではスイッチ２６１はＮＣ接点側に接続され、リレーコイル２６に電圧が印加されるとスイッチ２６１はＮＯ接点側に接続が切り替わる構成である。

電圧判別回路２１は、切替回路２３のリレーコイル２６に直列に接続されており、抵抗２１１、ツェナダイオード２２、ダイオード２１３が互いに直列に接続された構成である。電源コード１００を介して入力された電圧がツェナダイオード２２にツェナ電圧Ｖｚｄを超える電圧を印加していない場合、すなわち図６に示すように、１次側整流平滑回路６０から切替回路２３および電圧判別回路２１への入力電圧が電圧Ｖｏｎ以下の場合には、電圧判別回路２１は導通しないのでリレーコイル２６には電圧が印加されず、スイッチ２６１はＮＣ接点側に接続されている。入力電圧が電圧Ｖｏｎを超える場合には、ツェナダイオード２２にツェナ電圧Ｖｚｄを超える電圧が印加され、電圧判別回路２１が導通状態になることによりリレーコイル２６に電圧が印加されるため、スイッチ２６１はＮＯ接点側に接続される。

例えば、商用電源の１００ボルトの入力電圧が入力された場合、ツェナダイオード２２にツェナ電圧を超える電圧が印加されるように切替回路２３および電圧判別回路２１を構成しておくと、スイッチ２６１はＮＯ接点側に接続される。自動車用の直流電源の１２ボルト、または２４ボルト等の入力電圧が印加された場合、ツェナダイオード２２にツェナ電圧以下の電圧が印加されるようにすれば、スイッチ２６１はＮＣ接点側に接続される。このような動作により、電圧判別回路２１は、入力が交流であるか直流であるかを判別している。ここで、例えばツェナ電圧Ｖｚｄは３０ボルトに設定することができる。なお、スイッチ２６１がＮＯ接点側に接続されている時には、第１スイッチング制御回路２４側に電力伝送経路が導通され、ＮＣ接点側に接続されている時には、第２スイッチング制御回路２５側に電力伝送経路が導通される。

高周波トランス３１は、巻線３１１、３１３、３１５、３１７、３１９を有している。巻線３１１の入力側は切替回路２３のＮＯ接点に接続され、出力側はＦＥＴ３２のドレインに接続されている。巻線３１３の入力側は切替回路２３のＮＯ接点および第１スイッチング制御回路２４に接続され、出力側は第１スイッチング制御回路２４に接続されている。巻線３１５の入力側は切替回路２３のＮＣ接点に接続され、出力側はＦＥＴ３３のドレインに接続されている。

ＦＥＴ３２は、上述のようにドレインが巻線３１１に接続され、ゲートは第１スイッチング制御回路２４に接続され、ソースは基準電位に接続されているスイッチング素子である。ＦＥＴ３２は、第１スイッチング制御回路２４により駆動パルス幅を制御されることによって巻線３１１への入力電圧をスイッチングし、巻線３１７、３１９の出力電圧を調整する。

ＦＥＴ３３は、上述のようにドレインが巻線３１５に接続され、ゲートは第２スイッチング制御回路２５に接続され、ソースは基準電位に接続されているスイッチング素子である。ＦＥＴ３３は、第２スイッチング制御回路２５により駆動パルス幅を制御されることによって巻線３１５への入力電圧をスイッチングし、巻線３１７、３１９の出力電圧を調整する。

巻線３１７は、平滑回路２９に接続されている。巻線３１７から出力され平滑回路２９で平滑された出力は、切替回路５０を介して電池パック２を充電する電力として出力される。巻線３１９は平滑回路３０に接続され、平滑回路３０の出力側には定電圧回路３４が接続されている。定電圧回路３４は、巻線３１９から出力され平滑回路３０で平滑された出力電圧を所定の値に調整し、マイコン３５を駆動するための電圧Ｖｃｃを出力する。

マイコン３５は、電池電圧検出回路３６、識別抵抗検出回路３７、電池温度検出回路３８、充電停止回路３９の出力、および交流電源１９または直流電源２０からの入力電圧に基づいて電流電圧設定回路４５、ファンモータ駆動回路４１、表示回路４２を制御する。

電池温度検出回路３８は、電池パック２のサーミスタ４７の抵抗値に基づいた信号を、接続端子ＬＳを介して電池パック２から伝達されることによりマイコン３５に出力し、マイコン３５は、入力された信号から電池パック２の素電池の温度を検出する。識別抵抗検出回路３７は、電池パック２の識別抵抗４６の抵抗値に基づいた信号をマイコン３５に出力し、マイコン３５は、入力された信号から電池種、素電池数を判定する。マイコン３５は、電池温度検出回路３８により検出された電池温度、および識別抵抗検出回路３７により検出された電池種および素電池数に基づいて充電電流と充電電圧の設定値を決定し、電流電圧設定回路４５に出力する。

電流電圧設定回路４５は、電池パック２への充電電流と充電電圧の設定値をマイコン３５の出力に基づいて設定する。電池電圧検出回路３６は、充電装置１で電池パック２を充電する際の電池電圧を検出する。充電電流検出回路４４は、電池パック２への充電電流が図示しないシャント抵抗に流れることにより発生する電圧を検出する。

定電流／定電圧制御回路４３は、電池電圧検出回路３６、充電電流検出回路４４、電流電圧設定回路４５の出力、および交流電源１９または直流電源２０の入力電圧に基づいて、第１スイッチング制御回路２４がＦＥＴ３２を制御するための信号または第２スイッチング制御回路２５がＦＥＴ３３を制御するための信号を出力する。

切替回路５０は、マイコン３５からの出力信号に基づき、充電装置１と電池パック２の充電経路の導通、非導通を切替える。

また、充電装置１は、充電停止回路３９、ファンモータ駆動回路４１、ファンモータ４０、フォトカプラ２７、２８、表示回路４２をさらに有している。充電停止回路３９は、電池パック２の保護ＩＣ４８の過充電検出回路４８１により過充電が検出され、過充電信号伝達スイッチ４９と電池温度端子ＬＳを介して過充電信号が出力された場合、マイコン３５に信号を出力し、マイコン３５からフォトカプラ２７を介して第１スイッチング制御回路２４に充電停止信号を出力し、もしくはフォトカプラ２８を介して第２スイッチング制御回路２５に充電停止信号を出力する。

ファンモータ４０は、電池パック２を冷却するために設けられており、ファンモータ駆動回路４１は、マイコン３５からの信号によりファンモータ４０を駆動制御する。表示回路４２は、ＬＥＤからなる表示手段であり、電池パック２の充電状態や該直流電源２０の入力状態を表示する。

上記のように構成される充電装置１により充電される電池パック２は、素電池５１１を直列に接続した素電池組５１、保護ＩＣ４８、充電時の過昇温を防止するサーマルプロテクタ５２、電池種と素電池５１１の数を識別させるための夫々異なる抵抗値を有する識別抵抗４６、電圧Ｖｃｃの電源電圧を電池温度端子ＬＳに出力せしめる過充電信号伝達スイッチ４９、サーミスタ４７を備え、図示するように夫々対応する端子（＋、−、Ｔ、ＬＳ、ＬＤ）で充電装置１と接続されている。

保護ＩＣ４８は、過充電検出回路４８１と過放電過電流検出回路４８３とを有している。過充電検出回路４８１は、電池組５１が過充電であることを検出すると、過充電信号伝達スイッチ４９をオンさせる信号を出力する。過放電過電流検出回路４８３は、電池組５１が過放電または過電流状態であることを検出すると端子ＬＤに所定の信号を出力する。

次に、第１の実施の形態による充電装置１の動作を説明する。商用電源などの交流電源１９を充電装置１に接続する場合には、電源コード１００から直流電源プラグ１２０を外した状態の電源コード１１０の雄形コネクタ７を本体２００の雌形コネクタ９に差し込んで、電源コード１１０と充電装置１とを電気的に接続する。また、電源コード１１０の交流電源プラグ６を交流電源１９のコンセントなどに差し込んで、電源コード１１０と交流電源１９とを電気的に接続する。

充電装置１と交流電源１９とが電源コード１１０を介して接続され交流電圧が入力されると、１次側整流平滑回路６０により交流が整流かつ平滑され、切替回路２３を介して電圧判別回路２１に入力される。上述のように、入力電圧が電圧Ｖｏｎを超えた時点でツェナダイオード２２に印加される電圧が動作電圧Ｖｚｄを超えるため、ツェナダイオード２２が導通状態となる。このとき、切替回路２３のリレーコイル２６に電圧Ｖｃ（ｏｎ）以上の電圧が印加されて、スイッチ２６１の接点がＮＣ端子からＮＯ端子に切替わり、交流電源用の制御回路である第１スイッチング制御回路２４に導通が切替わってスイッチング動作を開始する。

第１スイッチング制御回路２４がＦＥＴ３２によりスイッチング動作を開始すると、まず巻線３１１が動作することにより、巻線３１３、３１７、３１９に電圧が発生する。巻線３１９に発生した電圧は、平滑回路３０を介して平滑され定電圧回路３４に出力される。定電圧回路３４は、入力された電圧を制御し、マイコン３５の電源である電圧Ｖｃｃを生成する。生成された電圧Ｖｃｃがマイコン３５に入力されて動作を開始すると、定電流／定電圧制御回路４３からの信号により第１スイッチング制御回路２４はＦＥＴ３２のオンオフ動作を所定のタイミングに制御する。このようにＦＥＴ３２が制御されることにより巻線３１１が動作を制御され、巻線３１１の動作により巻線３１７および巻線３１９に所定の出力電圧を発生させ、平滑回路２９、平滑回路３０の出力が所定値に制御される。一方巻線３１３に所定電力が発生すると、以降第１スイッチング制御回路２４は巻線３１３に発生する電力によって給電されて動作する。

一方、自動車などの直流電源を用いる場合には、直流電源プラグ１２０を接続した状態の電源コード１００の雄形コネクタ７を本体２００の雌形コネクタ９に差し込んで、電源コード１００と充電装置１とを電気的に接続する。また、電源コード１００の先端部１３を直流電源２０に差し込むことによって、直流電源２０と電源コード１００とを電気的に接続する。

充電装置１と直流電源２０とが電源コード１００を介して接続され直流電圧が入力されると、１次側整流平滑回路６０、切替回路２３を介して電圧判別回路２１に入力される。上述のように、入力電圧が電圧Ｖｏｎを超えるまではツェナダイオード２２に印加される電圧は動作電圧Ｖｚｄを超えないため、リレーコイル２６には電圧が印加されず動作しない。このため、スイッチ２１６の接点はＮＣ接点に接続されたままであり、第２スイッチング制御回路２５が導通する。第２スイッチング制御回路２５がＦＥＴ３３のスイッチング動作を開始すると、巻線３１５によって巻線３１７及び巻線３１９に電圧が発生する。巻線３１７に発生する電圧は平滑回路２９に出力され、平滑回路２９は入力電圧を平滑して出力する。平滑回路３０は、巻線３１７の出力電圧を平滑して定電圧回路３４に出力し、定電圧回路３４は、入力された電圧を制御して電圧Ｖｃｃを生成する。

マイコン３５が、電圧Ｖｃｃが入力されることによって動作を開始すると、定電流／定電圧制御回路４３からの信号により第２スイッチング制御回路２５はＦＥＴ３３のオンオフ動作を所定のタイミングに制御する。このようにＦＥＴ３３が制御されることにより巻線３１５が動作を制御されて巻線３１７および巻線３１９に所定の出力電圧を発生させ、平滑回路２９、平滑回路３０の出力が所定値に制御される。

以下の動作は、交流電源１９および直流電源２０のいずれが接続される場合にも共通の動作となる。電池パック２が充電装置１のガイドレール１６に差し込まれると、電池温度検出回路３８は電池パック２のサーミスタ４７の抵抗値に基づいた電圧を検出し、電池温度検出回路３８からマイコン３５に検出値が出力されて電池温度を検出する。また、識別抵抗検出回路３７は、識別抵抗４６の抵抗値に基づいた電圧を検出し、識別抵抗検出回路３７からマイコン３５に出力されて電池種・素電池数の判定を行う。

このとき、電池パック２が高温であれば、マイコン３５は表示回路４２を高温表示（充電中であれば充電完了表示）にし、電池温度が下がるまで待機する。また、電池パック２が高温でないと判定したら、電流電圧設定回路４５は、識別抵抗検出回路３７の出力に基づいて最適な設定値を選択する。具体的には、電源からの入力電圧を、例えば１次側整流平滑回路６０の出力電圧を検出することによりマイコン３５に入力し（図示せず）、マイコン３５はいずれの電源から給電されているかを認識する。マイコン３５は、直流電源２０から給電されたと判別した場合は、商用電源１９から給電されたと判別された場合と比較して充電電流を低くする。これは直流電源２０の能力に合わせた充電を行うという意味で重要な制御である。また、素電池数が多いほど充電電流を小さくすれば、電源回路の高効率化が図れるとともに、電池パック２の寿命向上が図れる。

次に、マイコン３５は表示回路４２を充電中表示にし、切替回路５０を導通状態に切替え、先にマイコン３５により選択および設定された所定の電流電圧設定値で充電を開始する。

また、マイコン３５により検出された直流電源２０の電圧が所定範囲を外れていた場合には異常と判断し、切替回路５０を非導通にするとともに表示回路４２を電源異常表示にする。これは直流電源２０が所定値よりも低い電圧の時には電池パック２への充電を禁止するようにすることにより、例えば直流電源２０が自動車内の電池である場合などに、電池の放電を抑制する機能となる。

次いで、マイコン３５は満充電検出処理を行う。満充電検出には周知の如く種々の方法があるが、例えば電池パック２がニカド電池であるなら、充電末期のピーク電圧から所定量降下したことにより検出する−ΔＶ検出、充電時における所定時間当りの電池温度上昇率（温度勾配）が急激に上昇する時点を検出するΔＴ／Δｔ検出法等の、一つないし複数の満充電検出法を用いて行えばよい。

電池パック２がリチウムイオン電池であるなら、公知の一般的な定電圧／定電流制御で、素電池の充電電圧が所定の電圧値（例えば４．２Ｖ）以上にならないように制御すればよい。

上記の方法で電池パック２が満充電と検出されると、充電停止回路３９は切替回路５０を非導通とし、表示回路４２を充電完了表示にして充電が完了する。

以上説明したように、第１の実施の形態による充電装置１によれば、充電装置本体２００に着脱可能で、直流電源プラグ１２０を着脱することによって交流電源１９および直流電源２０のいずれとも構造的かつ電気的に接続可能な共用の電源コード１００を用いることにより、交流電源および直流電源のいずれからでも給電を受けることより、電池パック２を充電することができる。交流電源コード１１０に直流電源プラグ１２０を接続する際には、凸部１４と凹部１５とを係合するように嵌め込むため、逆極性に接続されることが防止できる。

また、電源コード１００を用いて接続される交流電源１９または直流電源２０は、電圧判別回路２１によって入力電圧が所定電圧よりも低いか高いかをツェナダイオード２２の動作によって検出することにより判別が可能である。また、交流電源１９および直流電源２０のいずれが接続された場合にも、ユーザは何も操作することなく充電装置１内部で対応する充電制御回路が選択されて駆動し、電池パック２に応じた充電電力での充電が行われる。

電源コード１００が本体２００に対して着脱可能であることにより、未使用時には電源コード１００を外しておくことができ、作業者がコードに絡まって転倒や怪我をするのを防止できる。また、外した電源コード１００を収納部１７に収納することができるので、持ち運びがしやすく、保管時の省スペース化、電源コード１００の本体との間の接続部の保護、紛失や置忘れの防止などの効果がある。さらに収納部１７にはカバー１８が設けられており、電源コード１００をチリやほこりから守ったり、収納時に電源コード１００が本体２００から脱落するのを防止したりすることができる。

さらに、電源コード１００を１本備えることにより、交流電源および直流電源のいずれからでも給電可能なので、構成が複雑化することを回避できるとともに使い勝手も向上される。

なお、第１の実施の形態による充電装置１において、電源コード１００は本発明の接続手段に相当し、充電装置１の回路基板３に備えられた回路構成が充電回路に相当し、電圧判別回路２１は入力電圧判別回路に相当し、１次側整流平滑回路６０、巻線３１１〜３１７、ＦＥＴ３２、ＦＥＴ３３および平滑回路２９は充電電力生成回路に相当し、第１スイッチング制御回路２４及び第２スイッチング制御回路２５は、充電電力制御回路に相当し、切替回路３２が本発明の切替回路に相当する。電源コード１１０は第１の接続手段に相当し、直流電源プラグ１２０は第２の接続手段に相当する。端子１０が第１の端子、端子８０が第２の端子とすれば、端子１１が第３の端子、端子８１が第４の端子に相当する。凸部１４と凹部１５とは、誤接続防止手段に相当する。上ケース５０４は、本発明の外枠に相当する。

次に、第２の実施の形態による充電装置３００について、図７および図８を参照しながら説明する。第２の実施の形態による充電装置３００において、第１の実施の形態による充電装置１と同様の構成については同一番号を付し詳細説明を省略する。

図７および図８に示すように、第１の実施の形態による充電装置１と第２の実施の形態による充電装置３００との相違は、交流電源プラグ６と、コード８と、コード接続部５３よりなる電源コード４２０と、交流電源プラグ６に着脱可能に接続される直流電源プラグ１２０よりなる電源コード４５０が、コード接続部５３により本体４００に固定接続されていること、及び、本体４００の上ケース４０４に、直流電源プラグ１２０のみを収納する収納部４１７が設けられ、収納部４１７に開閉可能にカバー４１８が設けられていることである。その他の構成、動作は第１の実施の形態と同様である。

充電装置３００を交流電源に接続する際には、電源コード４５０から直流電源プラグ１２０を取り外し、交流電源プラグ６を交流電源に接続する。直流電源に接続する際は、直流電源プラグ１２０を接続した状態の電源コード４５０を用いて直流電源プラグ１２０を直流電源に接続する。充電装置３００は、充電装置１と同様の動作で電池パック２を充電する。

以上のような構成の第２の実施の形態による充電装置３００によれば、１本の電源コード４５０によって、交流電源および直流電源のいずれからでも給電を受けることにより電池パック２を充電することができる。直流電源から給電を受ける際には、電源コード４２０の先端に直流電源プラグ１２０を接続するようにすればよく、使い勝手がよい。充電装置３００の未使用時及び交流電源を使用する際には、収納部４１７に直流電源プラグ１２０を収納することができる。よって、直流電源プラグ１２０を紛失したり置き忘れたりすることを防止することが可能である。

第２の実施の形態による充電装置３００において、交流電源用の電源コード４２０が本体４００に固定接続されていたが、直流電源用の電源コードを本体４００に固定接続し、交流電源用の電源プラグを直流電源用の電源コードに着脱可能に接続するようにしてもよい。

なお、第２の実施の形態による充電装置３００において、電源コード４５０が本発明の接続手段に相当し、電源コード４２０が第１の接続手段に相当し、直流電源プラグ１２０が第２の接続手段に相当する。

本発明による充電装置は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、充電装置における回路の具体的な構成は上記に限定されず、同様の機能及び動作を有するものであれば別の素子や構成を用いてもよい。電源コードについても、同様の機能を有するものであれば、本発明の範囲である。

本発明の充電装置は、電動工具等の電源となる電池パックの充電に利用が可能である。

１：充電装置２：電池パック６：交流電源プラグ、７：雄形コネクタ８：コード９：雌形コネクタ、１２０：直流電源プラグ１７：収納部１８：カバー１９：交流電源２０：直流電源２１：電圧検出回路２２：ツェナダイオード２３：切替回路２４：第１スイッチング制御回路２５：第２スイッチング制御回路２６：リレーコイル３１：高周波トランス３５：マイコン３９：充電停止回路５０：切替回路５３：コード接続部

Claims

交流電源および直流電源のいずれとも電気的及び構造的に接続可能な交流直流共用の接続手段と、
前記接続手段を介して電力を入力されることにより電池パックを充電する充電回路と、を備え、
前記充電回路は、
前記接続手段を介して前記交流電源および前記直流電源のいずれかから入力される入力電圧を判別する入力電圧判別回路と、
前記入力電圧を入力されることによって電池パックを充電するための充電電力を生成する充電電力生成回路と、
前記入力電圧判別回路で判別した入力電圧に応じて、前記電池パックを充電するための所望の充電電力を生成させるように前記充電電力生成回路を制御する、少なくとも２つの充電電力制御回路と、
前記入力電圧判別回路で判別した入力電圧に応じて、前記少なくとも２つの充電電力制御回路のうちの１つを動作させるように切り替える切替回路と、
を有することを特徴とする充電装置。
交流電源および直流電源のいずれかと電気的及び構造的に接続可能な第１の接続手段と、
前記第１の接続手段に着脱可能に接続され、前記第１の接続手段が直接接続不可能な交流電源および直流電源のいずれかに接続可能にする第２の接続手段と、
により構成される交流直流共用の接続手段と、
前記第１の接続手段、または前記第１の接続手段及び前記第２の接続手段を介して電力を供給されることにより、電池パックに応じた所望の充電電力を生成し、前記電池パックを充電する充電回路と、
を有することを特徴とする充電装置。
前記充電回路は、
前記第１の接続手段、または前記第１の接続手段及び前記第２の接続手段を介して前記交流電源および前記直流電源のいずれかから入力される入力電圧を判別する入力電圧判別回路と、
前記入力電圧を入力されることによって前記電池パックを充電するための充電電力を生成する充電電力生成回路と、
前記入力電圧判別回路で判別した入力電圧に応じて、前記電池パックを充電するための所望の充電電力を生成するように前記充電電力生成回路を制御する、少なくとも２つの充電電力制御回路と、
前記入力電圧判別回路で判別した入力電圧に応じて、前記少なくとも２つの充電電力制御回路のうちの１つを動作させるように切り替える切替回路と、
を有することを特徴とする請求項２に記載の充電装置。
前記第１の接続手段は、第１の端子および第２の端子を介して交流電源と接続可能であり、
前記第２の接続手段は、前記第１の端子に接続される第３の端子と、前記第２の端子と接続される第４の端子と介して前記第１の接続手段に着脱可能に接続されているとともに、直流電源と接続可能であり、
前記第１の接続手段及び前記第２の接続手段には、前記第１の端子と前記第４の端子とが接続され、かつ、前記第２の端子と前記第３の端子とが接続されるのを防止するための誤接続防止手段が設けられていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の充電装置。
前記切替回路は、リレーコイルを備えたリレースイッチであり、
前記入力電圧判別回路は、前記リレーコイルに直列に接続された定電圧ダイオードを有し、
前記切替回路は、前記入力電圧の所定電圧値に対する大小に応じて充電電力制御回路のうちの１つを動作させるように切り替えることを特徴とする請求項１、請求項３または請求項４のいずれか一項に記載の充電装置。
前記接続手段は電気的及び構造的に前記充電回路から着脱可能であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の充電装置。
前記充電装置は、前記充電装置の外形を形成する外枠を有し、
前記外枠の一部に前記接続手段もしくは前記第２の接続手段を収納する収納部を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の充電装置。
前記収納部を開閉可能に覆うカバーをさらに有することを特徴とする請求項７に記載の充電装置。